[发明专利]一种CdSn合金靶材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种CdSn合金靶材及其制备方法，涉及靶材制备技术领域。本发明提供的CdSn合金靶材，包括如下重量份数的组分：Cd 60‑70份和Sn30‑40份，其中，Cd和Sn的纯度≥4N。本发明提供的CdSn合金靶材中Cd及Sn组分分布均匀，靶材微观组织均匀，内部无孔洞裂纹缺陷，致密度达到99％以上，并且靶材与背管绑定率大于95％；该靶材在氩气和氧气气氛下，通过一定溅射及热处理工艺，可以制备锡酸镉薄膜。

技术领域

本发明涉及靶材制备技术领域，特别涉及一种CdSn合金靶材及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏组件一般包括窗口层、吸收层，太阳能通过窗口层，到达吸收层，在吸收层将太阳能转化成电能。窗口层一般是透明的导电氧化物半导体薄膜，其应具有较高的光透过性及导电性。锡酸镉透明导电薄膜是一种宽禁带薄膜，具有优良的光、电学性质，并且具有较高的耐蚀性和热稳定性，在光伏组件中得到了较广泛应用。现有锡酸镉薄膜的制备方法主要是通过溅射粉末冶金法制备的锡酸镉靶材。

目前，锡酸镉靶材主要是将氧化锡和氧化镉粉体按一定配比，通过球磨混合，热压成型制备。该热压烧结法制备的靶材有其固有的低致密性、多孔洞、强度韧性差、脆性大的问题，并且，烧结设备对靶材尺寸具有较大的限制，当靶材应用于大面积镀膜时，不得不将靶材通过短节绑定成大尺寸长靶材，提高了生产成本。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的主要目的是提供一种CdSn合金靶材及其制备方法。

为实现上述目的，第一方面，本发明提出了一种CdSn合金靶材，包括如下重量份数的组分：Cd 60-70份和Sn30-40份，其中，Cd和Sn的纯度≥4N。

本发明所提供的CdSn合金靶材中Cd及Sn组分分布均匀，靶材微观组织均匀，内部无孔洞裂纹缺陷，致密度达到99％以上，并且靶材与背管绑定率大于95％；该靶材在氩气和氧气气氛下，通过一定溅射及热处理工艺，可以制备锡酸镉薄膜。

作为本发明所述CdSn合金靶材的优选实施方式，包括如下重量份数的组分：Cd65.44份和Sn34.56份。

锡酸镉靶材一般由氧化锡和氧化镉烧结而成，其中Cd及Sn的原子比大致为2:1，对应的质量比为Cd：Sn＝65.44：34.56。本发明技术方案中，在该质量比下制备的CdSn合金靶材可以直接替换现有的同类型的靶材用于制备锡酸镉透明导电薄膜。

第二方面，本发明还提出一种CdSn合金靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Cd锭与Sn锭按比例混合后熔融得到熔融合金物料；

(2)将所述熔融合金物料浇注至经预热处理后的模具腔体中；

(3)浇注结束后进行保温处理；

(4)对所述模具腔体进行冷却至熔融合金物料完全凝固，脱模得到所述CdSn合金靶材。

本发明通过熔炼铸造法一体化成型CdSn合金靶材，CdSn合金靶材通过熔炼铸造法制备，保留了Cd及Sn的金属性，具备高的强度及塑性，便宜转移，致密度接近100％；并且，采用本发明制备方法可获得均匀细化的晶粒，从而提高溅射效率。

本发明所制备靶材长度、外径、内径等指标完全可控，避免了靶材绑定这一繁琐昂贵的流程，简单高效，成本低廉。

作为本发明所述CdSn合金靶材的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中的熔融温度与所述步骤(2)中的浇注温度相同，为280-380℃。

发明人经过大量试验发现，过低的熔融、浇注温度会使熔体粘度大，气体难以排出，造成气孔残留，并且熔体流动性不佳，补缩困难，会使得靶材残留缩孔；而过高的熔融、浇注温度会引起收缩撕裂和孔洞问题。此外过高的熔融、浇注温度不仅耗费功率，还会造成靶材氧化以及靶材杂质(特别是In及Ni以及氧元素)含量超标。